Crtanje gravitacione sile. Gravitacijske sile: definicija, formula, vrste

Don DeYoung

Gravitacija (ili gravitacija) nas drži čvrsto na zemlji i omogućava Zemlji da se okreće oko Sunca. Zahvaljujući ovoj nevidljivoj sili, kiša pada na zemlju, a nivo vode u okeanu svakim danom raste i opada. Gravitacija održava Zemlju u sfernom obliku i također sprječava našu atmosferu da pobjegne u svemir. Čini se da bi ovu silu privlačenja, koja se svakodnevno opaža, naučnici trebali dobro proučiti. Ali ne! Na mnogo načina, gravitacija ostaje najdublja misterija nauke. Ova misteriozna moć je divan primjer koliko je moderno naučno znanje ograničeno.

Šta je gravitacija?

Isaac Newton se za ovo pitanje zanimao još 1686. godine i došao je do zaključka da je gravitacija privlačna sila koja postoji između svih objekata. Shvatio je da je ista sila koja uzrokuje da jabuka padne na zemlju u njenoj orbiti. Zapravo, sila gravitacije Zemlje uzrokuje da Mjesec odstupi od svoje ravne putanje za oko jedan milimetar svake sekunde tokom svoje rotacije oko Zemlje (slika 1). Newtonov univerzalni zakon gravitacije jedno je od najvećih naučnih otkrića svih vremena.

Gravitacija je "žica" koja drži objekte u orbiti

Slika 1. Ilustracija mjesečeve orbite nije nacrtana u mjerilu. U svakoj sekundi, Mjesec se pomjeri oko 1 km. Preko ove udaljenosti odstupa od ravne putanje za oko 1 mm - to je zbog gravitacijske sile Zemlje (isprekidana linija). Čini se da Mjesec stalno zaostaje za (ili oko) Zemlje, baš kao što padaju i planete oko Sunca.

Gravitacija je jedna od četiri fundamentalne sile prirode (Tabela 1). Imajte na umu da je od četiri sile ova sila najslabija, a ipak je dominantna u odnosu na velike svemirske objekte. Kao što je Njutn pokazao, privlačna gravitaciona sila između bilo koje dve mase postaje sve manja i manja kako rastojanje između njih postaje sve veće i veće, ali nikada u potpunosti ne dostiže nulu (vidi Dizajn gravitacije).

Stoga, svaka čestica u cijelom svemiru zapravo privlači svaku drugu česticu. Za razliku od sila slabe i jake nuklearne sile, sila privlačenja je dalekosežna (tablica 1). Sile magnetske i električne interakcije su također sile dugog dometa, ali gravitacija je jedinstvena po tome što je i dugog dometa i uvijek privlačna, što znači da nikada ne može nestati (za razliku od elektromagnetizma, u kojem sile mogu ili privlačiti ili odbijati).

Počevši od velikog kreacionističkog naučnika Majkla Faradaja 1849. godine, fizičari su neprestano tragali za skrivenom vezom između sile gravitacije i sile elektromagnetne sile. Trenutno naučnici pokušavaju spojiti sve četiri fundamentalne sile u jednu jednačinu ili takozvanu „teoriju svega“, ali, bezuspješno! Gravitacija ostaje najmisterioznija i najmanje shvaćena sila.

Gravitacija se ne može zaštititi ni na koji način. Kakav god da je sastav barijere, ona nema uticaja na privlačnost između dva odvojena objekta. To znači da je u laboratoriji nemoguće napraviti antigravitacionu komoru. Sila gravitacije ne zavisi od hemijskog sastava predmeta, već zavisi od njihove mase, kod nas poznate kao težina (sila gravitacije na predmet jednaka je težini tog objekta - što je veća masa, veća je sila ili težina.) Blokovi napravljeni od stakla, olova, leda ili čak stiropora, a koji imaju istu masu, iskusiće (i vršiti) istu gravitacionu silu. Ovi podaci su dobijeni tokom eksperimenata, a naučnici još ne znaju kako se oni teorijski mogu objasniti.

Dizajn u gravitaciji

Sila F između dvije mase m 1 i m 2 koje se nalaze na udaljenosti r može se zapisati kao formula F = (G m 1 m 2) / r 2

Gdje je G gravitacijska konstanta, koju je prvi izmjerio Henry Cavendish 1798.1

Ova jednadžba pokazuje da se gravitacija smanjuje kako udaljenost, r, između dva objekta postaje veća, ali nikada u potpunosti ne dosegne nulu.

Priroda inverznog kvadrata ove jednadžbe jednostavno oduzima dah. Na kraju krajeva, ne postoji neophodan razlog zašto bi gravitacija delovala na ovaj način. U neuređenom, nasumičnom i evoluirajućem univerzumu, proizvoljne moći kao što su r 1,97 ili r 2,3 bi izgledale vjerovatnije. Međutim, tačna mjerenja su pokazala tačnu snagu na najmanje pet decimalnih mjesta, 2,00000. Kao što je jedan istraživač rekao, ovaj rezultat izgleda "previše precizno".2 Možemo zaključiti da sila privlačenja ukazuje na tačan, kreiran dizajn. U stvari, ako bi stepen makar malo odstupio od 2, orbite planeta i čitavog univerzuma bi postale nestabilne.

Linkovi i bilješke

1. Tehnički gledano, G = 6,672 x 10 –11 Nm 2 kg –2
2. Thompsen, D., "Vrlo tačno o gravitaciji", naučne vesti 118(1):13, 1980.

Dakle, šta je zapravo gravitacija? Kako je ova sila u stanju da djeluje u tako ogromnom, praznom svemiru? I zašto uopšte postoji? Nauka nikada nije mogla odgovoriti na ova osnovna pitanja o zakonima prirode. Sila privlačnosti ne može doći polako kroz mutaciju ili prirodnu selekciju. Aktivan je od samog početka postojanja svemira. Kao i svaki drugi fizički zakon, gravitacija je nesumnjivo divan dokaz planiranog stvaranja.

Neki naučnici su pokušali da objasne gravitaciju u terminima nevidljivih čestica, gravitona, koje se kreću između objekata. Drugi su govorili o kosmičkim strunama i gravitacionim talasima. Nedavno su naučnici uz pomoć specijalno kreirane laboratorije LIGO (eng. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) samo uspeli da vide efekat gravitacionih talasa. Ali priroda ovih valova, kako fizički objekti međusobno djeluju na velikim udaljenostima, mijenjajući svoj oblik, i dalje ostaje veliko pitanje za sve. Jednostavno ne znamo prirodu porijekla sile gravitacije i kako ona održava stabilnost čitavog svemira.

Gravitacija i Sveto pismo

Dva odlomka iz Biblije mogu nam pomoći da razumijemo prirodu gravitacije i fizičke nauke općenito. Prvi odlomak, Kološanima 1:17, objašnjava da je Hristos “Postoji prije svega, i sve mu vrijedi”. Grčki glagol stoji (συνισταω sunistao) znači: držati se, držati ili držati zajedno. Grčka upotreba ove riječi izvan Biblije znači posuda koja sadrži vodu. Riječ koja se koristi u Poslanici Kološanima je u savršenom vremenu, što obično ukazuje na sadašnje stanje koje je nastalo iz završene prošle radnje. Jedan od fizičkih mehanizama koji se koriste je očito sila privlačnosti, koju je stvorio Stvoritelj i koja se nepogrešivo održava i danas. Zamislite samo: kada bi sila gravitacije na trenutak prestala djelovati, nesumnjivo bi nastao haos. Sva nebeska tijela, uključujući Zemlju, Mjesec i zvijezde, više se neće držati zajedno. Sav taj sat bio bi podijeljen u zasebne, male dijelove.

Drugo Sveto pismo, Jevrejima 1:3, izjavljuje da je Hristos "sve drži riječju svoje moći." Riječ čuva (φερω pherō) opet opisuje održavanje ili očuvanje svega, uključujući gravitaciju. Riječ čuva korišteno u ovom stihu znači mnogo više od samog držanja utega. Uključuje kontrolu nad svim tekućim pokretima i promjenama unutar svemira. Ovaj beskrajni zadatak se izvršava kroz svemoćnu Reč Gospodnju, kroz koju je nastao sam univerzum. Gravitacija, "misteriozna sila" koja ostaje slabo shvaćena čak i nakon četiri stotine godina istraživanja, jedna je od manifestacija ove zadivljujuće božanske brige za univerzum.

Distorzije vremena i prostora i crne rupe

Ajnštajnova opšta teorija relativnosti ne posmatra gravitaciju kao silu, već kao zakrivljenost samog prostora u blizini masivnog objekta. Predviđa se da će se svjetlost, koja tradicionalno prati prave linije, savijati dok putuje kroz zakrivljeni prostor. Ovo je prvi put pokazano kada je astronom Sir Arthur Eddington otkrio promjenu u prividnom položaju zvijezde tokom potpunog pomračenja 1919. godine, vjerujući da su svjetlosni zraci savijeni sunčevom gravitacijom.

Opšta teorija relativnosti također predviđa da ako je tijelo dovoljno gusto, njegova gravitacija će toliko iskriviti prostor da svjetlost uopće ne može proći kroz njega. Takvo tijelo upija svjetlost i sve ostalo što je uhvatila njegova snažna gravitacija, a naziva se crna rupa. Takvo tijelo se može otkriti samo po njegovim gravitacijskim efektima na druge objekte, po jakoj zakrivljenosti svjetlosti oko njega i po jakom zračenju koje emituje materija koja pada na njega.

Sva materija unutar crne rupe je komprimirana u centru, koji ima beskonačnu gustinu. "Veličina" rupe je određena horizontom događaja, tj. granica koja okružuje centar crne rupe i ništa (čak ni svjetlost) ne može pobjeći iz nje. Poluprečnik rupe se naziva Schwarzschild radijus, po njemačkom astronomu Karlu Schwarzschildu (1873–1916), i izračunava se kao R S = 2GM/c 2 , gdje je c brzina svjetlosti u vakuumu. Kada bi sunce palo u crnu rupu, njegov Schwarzschildov radijus bio bi samo 3 km.

Postoje čvrsti dokazi da kada nuklearno gorivo masivne zvijezde ponestane, ona više ne može odoljeti da se uruši pod svojom ogromnom težinom i padne u crnu rupu. Vjeruje se da crne rupe s masom od milijardi sunaca postoje u centrima galaksija, uključujući i našu galaksiju, Mliječni put. Mnogi naučnici veruju da super-svetli i veoma udaljeni objekti zvani kvazari koriste energiju koja se oslobađa kada materija padne u crnu rupu.

Prema predviđanjima opšte teorije relativnosti, gravitacija takođe iskrivljuje vreme. To su potvrdili i vrlo precizni atomski satovi, koji na nivou mora rade nekoliko mikrosekundi sporije nego u područjima iznad nivoa mora, gdje je Zemljina gravitacija nešto slabija. U blizini horizonta događaja ovaj fenomen je uočljiviji. Ako posmatramo sat astronauta koji se približava horizontu događaja, videćemo da sat radi sporije. Dok je u horizontu događaja, sat će stati, ali ga nikada nećemo moći vidjeti. S druge strane, astronaut neće primijetiti da njegov sat radi sporije, ali će vidjeti da naš sat radi sve brže i brže.

Glavna opasnost za astronauta u blizini crne rupe bile bi plimne sile, uzrokovane jačom gravitacijom na dijelovima tijela koji su bliže crnoj rupi nego na dijelovima koji su udaljeniji od nje. Po svojoj snazi, plimne sile u blizini crne rupe koja ima masu zvijezde jače su od bilo kojeg uragana i lako kidaju na male komadiće sve što naiđe na njih. Međutim, dok se gravitaciono privlačenje smanjuje sa kvadratom udaljenosti (1/r 2), aktivnost plime opada sa kockom udaljenosti (1/r 3). Stoga je, suprotno popularnom vjerovanju, gravitacijska sila (uključujući silu plime) slabija na horizontima događaja velikih crnih rupa nego na malim crnim rupama. Tako bi plimne sile na horizontu događaja crne rupe u vidljivom prostoru bile manje uočljive od najblažeg povetarca.

Dilatacija vremena gravitacijom u blizini horizonta događaja je osnova novog kosmološkog modela koji je stvorio fizičar kreacije dr. Russell Humphries, o kojem govori u svojoj knjizi Starlight and Time. Ovaj model može pomoći u rješavanju problema kako možemo vidjeti svjetlost udaljenih zvijezda u mladom svemiru. Osim toga, danas je to naučna alternativa nebiblijskoj, koja se zasniva na filozofskim pretpostavkama koje nadilaze okvire nauke.

Bilješka

Gravitacija, "misteriozna sila" koja, čak i nakon četiri stotine godina istraživanja, ostaje slabo shvaćena...

Isak Njutn (1642–1727)

Foto: Wikipedia.org

Isak Njutn (1642–1727)

Isaac Newton objavio je svoja otkrića o gravitaciji i kretanju nebeskih tijela 1687. godine, u svom poznatom djelu " Matematički počeci". Neki čitaoci su brzo zaključili da Njutnov univerzum nije ostavio mesta za Boga, jer se sada sve može objasniti jednačinama. Ali Njutn uopšte nije tako mislio, kao što je rekao u drugom izdanju ovog čuvenog dela:

"Naš najljepši solarni sistem, planete i komete mogu biti samo rezultat plana i dominacije inteligentnog i snažnog bića."

Isak Njutn nije bio samo naučnik. Pored nauke, skoro ceo svoj život posvetio je proučavanju Biblije. Njegove omiljene biblijske knjige bile su Danilo i Otkrivenje, koje opisuju Božje planove za budućnost. Zapravo, Newton je napisao više teoloških djela nego naučnih.

Njutn je poštovao druge naučnike kao što je Galileo Galilej. Inače, Newton je rođen iste godine kada je umro Galileo, 1642. godine. Njutn je u svom pismu napisao: „Ako sam video dalje od drugih, to je bilo zato što sam stajao ramena divovi." Nedugo prije smrti, vjerovatno razmišljajući o misteriji gravitacije, Newton je skromno napisao: „Ne znam kako me svijet doživljava, ali sam sebi činim da sam samo dječak koji se igra na obali mora, koji se zabavlja tražeći šareniji kamenčić od drugih, ili prelijepu školjku, dok ogroman okean neistraženu istinu."

Newton je sahranjen u Westminsterskoj opatiji. Latinski natpis na njegovoj grobnici završava se riječima: “Neka se smrtnici raduju što je među njima živio takav ukras ljudske rase”.

Svi smo prošli kroz zakon univerzalne gravitacije u školi. Ali šta zapravo znamo o gravitaciji, osim informacija koje nam u glavu stavljaju učitelji? Osvježimo znanje...

Prva činjenica: Newton nije otkrio zakon univerzalne gravitacije

Svi znaju čuvenu parabolu o jabuci koja je pala na Njutnovu glavu. Ali činjenica je da Newton nije otkrio zakon univerzalne gravitacije, jer ovaj zakon jednostavno nema u njegovoj knjizi "Matematički principi prirodne filozofije". U ovom radu nema ni formule ni formulacije, u koju svako može da se uveri. Štaviše, prvi spomen gravitacione konstante pojavljuje se tek u 19. veku i, shodno tome, formula se nije mogla pojaviti ranije. Inače, koeficijent G, koji umanjuje rezultat proračuna za 600 milijardi puta, nema fizičko značenje, a uveden je da bi se sakrile kontradikcije.

Druga činjenica: lažiranje eksperimenta gravitacijske privlačnosti

Vjeruje se da je Cavendish bio prvi koji je demonstrirao gravitacijsko privlačenje u laboratorijskim prazninama, koristeći torzionu vagu - horizontalnu klackalicu s utezima na krajevima obješenim na tanku žicu. Roger se mogao uključiti na tanku žicu. Prema službenoj verziji, Cavendish je donio par diskova od 158 kg na utege klackalice sa suprotnih strana i klackalica se okrenula pod malim uglom. Međutim, metodologija eksperimenta je bila pogrešna i rezultati su falsifikovani, što je uvjerljivo dokazao fizičar Andrej Albertovič Grišajev. Cavendish je proveo dugo vremena prepravljajući i prilagođavajući instalaciju tako da rezultati odgovaraju Newtonovoj prosječnoj gustini Zemlje. Sama metodologija eksperimenta predviđala je pomeranje blankova nekoliko puta, a razlog rotacije klackalice bile su mikrovibracije od pomeranja blankova, koje su se prenosile na suspenziju.

To potvrđuje i činjenica da je ovako jednostavna instalacija 18. vijeka u obrazovne svrhe trebala biti, ako ne u svakoj školi, onda barem na odsjecima za fiziku univerziteta, kako bi se učenicima u praksi pokazao rezultat zakona univerzalne gravitacije. Međutim, postavka Cavendish nije korištena u nastavnom planu i programu, a školarci i studenti vjeruju na riječ da se dva diska međusobno privlače.

Treća činjenica: Zakon univerzalne gravitacije ne funkcioniše tokom pomračenja Sunca

Ako u formulu za zakon univerzalne gravitacije zamijenimo referentne podatke za Zemlju, Mjesec i Sunce, tada će u trenutku kada Mjesec leti između Zemlje i Sunca, na primjer, u vrijeme pomračenja Sunca, sila privlačnost između Sunca i Mjeseca je više od 2 puta veća nego između Zemlje i Mjeseca!

Prema formuli, Mjesec bi morao napustiti orbitu Zemlje i početi da se okreće oko Sunca.

Gravitaciona konstanta - 6,6725×10−11 m³/(kg s²).
Masa Mjeseca je 7,3477 × 1022 kg.
Masa Sunca je 1,9891 × 1030 kg.
Masa Zemlje je 5,9737 × 1024 kg.
Udaljenost između Zemlje i Mjeseca = 380.000.000 m.
Udaljenost između Mjeseca i Sunca = 149.000.000.000 m.

Zemlja i Mjesec:
6,6725×10-11 x 7,3477×1022 x 5,9737×1024 / 3800000002 = 2,028×1020 H
Mjesec i sunce:
6,6725 x 10-11 x 7,3477 x 1022 x 1,9891 x 1030 / 1490000000002 = 4,39 x 1020 H

2.028×1020H<< 4,39×1020 H
Sila privlačenja između Zemlje i Mjeseca<< Сила притяжения между Луной и Солнцем

Ovi proračuni se mogu zamjeriti činjenicom da je Mjesec umjetno šuplje tijelo i da referentna gustina ovog nebeskog tijela najvjerovatnije nije točno određena.

Zaista, eksperimentalni dokazi sugeriraju da Mjesec nije čvrsto tijelo, već ljuska tankih zidova. Autoritativni časopis Science opisuje rezultate seizmičkih senzora nakon što je treći stepen rakete Apollo 13 udario u površinu Mjeseca: „Seizmički poziv je detektovan više od četiri sata. Na Zemlji, ako raketa pogodi na ekvivalentnoj udaljenosti, signal bi trajao samo nekoliko minuta.”

Seizmičke vibracije koje se tako sporo raspadaju tipične su za šuplji rezonator, a ne za čvrsto tijelo.
Ali Mjesec, između ostalog, ne pokazuje svoja privlačna svojstva u odnosu na Zemlju – par Zemlja-Mjesec se ne kreće oko zajedničkog centra mase, kao što bi to bilo prema zakonu univerzalne gravitacije, a Zemljin par elipsoidna orbita, suprotno ovom zakonu, ne postaje cik-cak.

Štaviše, parametri orbite samog Mjeseca ne ostaju konstantni, orbita "evoluira" u naučnoj terminologiji, i to čini suprotno zakonu univerzalne gravitacije.

Četvrta činjenica: apsurdnost teorije oseka i oseka

Kako to, neki će prigovoriti, jer čak i školarci znaju za okeanske plime na Zemlji, koje nastaju zbog privlačenja vode prema Suncu i Mjesecu.

Prema teoriji, gravitacija Mjeseca formira plimni elipsoid u okeanu, sa dvije plimne grbe, koje se, zbog dnevne rotacije, kreću duž površine Zemlje.

Međutim, praksa pokazuje apsurdnost ovih teorija. Uostalom, prema njima, plimna grba visoka 1 metar za 6 sati trebala bi se pomaknuti kroz Drakeov moreuz od Pacifika do Atlantika. Pošto je voda nestišljiva, masa vode bi podigla nivo na visinu od oko 10 metara, što se u praksi ne dešava. U praksi se pojave plime i oseke javljaju autonomno u područjima od 1000-2000 km.

Laplasa je začudio i paradoks: zašto u morskim lukama Francuske visoka voda nastaje uzastopno, iako bi, prema konceptu plimnog elipsoida, tamo trebala doći istovremeno.

Peta činjenica: Teorija masovne gravitacije ne funkcioniše

Princip mjerenja gravitacije je jednostavan - gravimetri mjere vertikalne komponente, a odstupanje viska pokazuje horizontalne komponente.

Prvi pokušaj testiranja teorije masovne gravitacije Britanci su sredinom 18. vijeka napravili na obali Indijskog okeana, gdje se, s jedne strane, nalazi najviši svjetski kameni greben Himalaja, a na drugi, okeanska zdjela ispunjena mnogo manje masivnom vodom. Ali, avaj, visak ne skreće prema Himalajima! Štaviše, ultra-osjetljivi instrumenti - gravimetri - ne otkrivaju razliku u gravitaciji tijela za testiranje na istoj visini, kako na masivnim planinama, tako i na manje gustim morima dubine od jednog kilometra.

Da bi spasili naviknutu teoriju, naučnici su došli do potpore za to: kažu da je razlog tome „izostaza“ – gušće stene se nalaze ispod mora, a rastresite ispod planina, a njihova gustina je potpuno ista kao i kod mora. sve podesiti na željenu vrijednost.

Također je empirijski utvrđeno da gravimetri u dubokim rudnicima pokazuju da se gravitacija ne smanjuje s dubinom. Ona nastavlja da raste, zavisi samo od kvadrata udaljenosti do centra Zemlje.

Činjenica šesta: gravitaciju ne stvaraju materija ili masa

Prema formuli zakona univerzalne gravitacije, dvije mase, m1 i m2, čije se dimenzije mogu zanemariti u poređenju s udaljenostima između njih, navodno se privlače jedna drugoj silom koja je direktno proporcionalna proizvodu ovih masa i obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenosti između njih. Međutim, u stvari, ne postoji niti jedan dokaz da supstanca ima efekat gravitacionog privlačenja. Praksa pokazuje da gravitaciju ne stvaraju materija ili mase, ona je nezavisna od njih, a masivna tijela se samo pokoravaju gravitaciji.

Nezavisnost gravitacije od materije potvrđuje činjenica da, uz rijetki izuzetak, mala tijela Sunčevog sistema uopće nemaju gravitacijsko privlačenje. Sa izuzetkom Mjeseca, više od šest desetina satelita planeta ne pokazuje znakove vlastite gravitacije. To su dokazala i indirektna i direktna mjerenja, na primjer, od 2004. sonda Cassini u blizini Saturna s vremena na vrijeme leti blizu svojih satelita, ali nisu zabilježene promjene u brzini sonde. Uz pomoć istog Cassinija, otkriven je gejzir na Enceladu, šestom najvećem satelitu Saturna.

Koji se fizički procesi moraju odvijati na kosmičkom komadu leda da bi parni mlaznici poletjeli u svemir?
Iz istog razloga, Titan, najveći Saturnov mjesec, ima plinoviti rep kao rezultat atmosferskog potonuća.

Sateliti predviđeni teorijom asteroida nisu pronađeni, uprkos velikom broju. I u svim izvještajima o dvostrukim, ili uparenim asteroidima, koji se navodno okreću oko zajedničkog centra mase, nije bilo dokaza o kruženju ovih parova. Saputnici su se slučajno našli u blizini, krećući se u kvazi-sinhronim orbitama oko Sunca.

Pokušaji postavljanja umjetnih satelita u orbitu asteroida završili su neuspjehom. Primjeri uključuju sondu NEAR, koju su Amerikanci odvezli do asteroida Eros, ili sondu Hayabusa, koju su Japanci poslali na asteroid Itokawa.

Činjenica sedam: Saturnovi asteroidi ne poštuju zakon univerzalne gravitacije

Svojevremeno je Lagrange, pokušavajući riješiti problem tri tijela, dobio stabilno rješenje za određeni slučaj. Pokazao je da se treće tijelo može kretati u orbiti drugog, cijelo vrijeme u jednoj od dvije tačke, od kojih je jedna ispred drugog tijela za 60°, a druga za isto toliko iza.

Međutim, dvije grupe asteroidnih pratilaca, pronađene iza i naprijed u orbiti Saturna, a koje su astronomi radosno nazvali Trojanci, izašle su iz predviđenih područja, a potvrda zakona univerzalne gravitacije pretvorila se u punkciju.

Činjenica osma: kontradikcija sa opštom teorijom relativnosti

Prema modernim konceptima, brzina svjetlosti je konačna, kao rezultat toga, mi vidimo udaljene objekte ne tamo gdje se trenutno nalaze, već na mjestu odakle je krenuo svjetlosni snop koji smo vidjeli. Ali koliko brzo putuje gravitacija?

Nakon analize podataka prikupljenih do tog vremena, Laplace je otkrio da se "gravitacija" širi brže od svjetlosti za najmanje sedam redova veličine! Moderna mjerenja primanjem impulsa od pulsara još više su povećala brzinu širenja gravitacije - najmanje 10 redova veličine brže od brzine svjetlosti. Na ovaj način, eksperimentalne studije su u sukobu s općom teorijom relativnosti, na koju se zvanična nauka još uvijek oslanja, uprkos njenom potpunom neuspjehu.

Činjenica deveta: Anomalije gravitacije

Postoje prirodne anomalije gravitacije, koje takođe ne nalaze nikakvo razumljivo objašnjenje iz zvanične nauke. Evo nekoliko primjera:

Deseta činjenica: studije vibracijske prirode antigravitacije

Postoji veliki broj alternativnih studija sa impresivnim rezultatima u oblasti antigravitacije, koje u osnovi pobijaju teorijske proračune zvanične nauke.

Neki istraživači analiziraju vibracijsku prirodu antigravitacije. Ovaj efekat je jasno predstavljen u modernom iskustvu, gde kapljice vise u vazduhu usled akustične levitacije. Ovdje vidimo kako je uz pomoć zvuka određene frekvencije moguće samouvjereno držati kapljice tekućine u zraku...

Ali učinak se na prvi pogled objašnjava principom žiroskopa, ali čak i tako jednostavan eksperiment većinom je u suprotnosti s gravitacijom u njenom modernom smislu.

Malo ljudi zna da je Viktor Stepanovič Grebenikov, sibirski entomolog koji je proučavao uticaj šupljinskih struktura kod insekata, opisao fenomen antigravitacije kod insekata u svojoj knjizi "Moj svet". Naučnici su odavno znali da masivni insekti, poput kokoši, lete protiv zakona gravitacije, a ne zbog njih.

Štaviše, na osnovu svog istraživanja, Grebenikov je stvorio antigravitacionu platformu.

Viktor Stepanovič je umro pod prilično čudnim okolnostima i njegova dostignuća su djelomično izgubljena, međutim, dio prototipa antigravitacijske platforme je sačuvan i može se vidjeti u Muzeju Grebenikov u Novosibirsku..

Još jedna praktična primjena antigravitacije može se uočiti u gradu Homestead na Floridi, gdje se nalazi čudna struktura koraljnih monolitnih blokova, koju su ljudi zvali Coral Castle. Sagradio ga je rodom iz Letonije - Edvard Lidskalnin u prvoj polovini 20. veka. Ovaj čovjek mršave građe nije imao nikakav alat, nije imao čak ni auto i nikakvu opremu.

Uopšte se nije koristio strujom, također zbog svog odsustva, a ipak se nekako spustio u okean, gdje je isklesao višetonske kamene blokove i nekako ih dopremio na svoje mjesto, slažući ih sa savršenom preciznošću.

Nakon Edove smrti, naučnici su počeli pažljivo proučavati njegovu kreaciju. Radi eksperimenta dovezen je snažan buldožer, a pokušano je da se pomeri jedan od 30-tonskih blokova koraljnog zamka. Buldožer je urlao, klizio, ali nije pomjerio ogroman kamen.

Unutar zamka pronađen je čudan uređaj, koji su naučnici nazvali generator jednosmerne struje. Bila je to masivna struktura sa mnogo metalnih delova. U vanjsku stranu uređaja ugrađeno je 240 trajnih magneta. Ali kako je Edward Leedskalnin zapravo pokrenuo višetonske blokove još uvijek je misterija.

Poznate su studije Johna Searlea u čijim rukama su neobični generatori oživjeli, rotirali i generirali energiju; diskovi prečnika od pola metra do 10 metara dizali su se u vazduh i kontrolisano leteli od Londona do Kornvola i nazad.

Profesorovi eksperimenti su ponovljeni u Rusiji, SAD-u i Tajvanu. U Rusiji je, na primjer, 1999. godine pod brojem 99122275/09 registrovana prijava za patent „uređaj za proizvodnju mehaničke energije“. Vladimir Vitalievič Roshchin i Sergej Mihajlovič Godin, zapravo, reproducirali su SEG (Searl Effect Generator) i proveli niz studija s njim. Rezultat je bila izjava: možete dobiti 7 kW električne energije bez trošenja; rotirajući generator izgubio je do 40% težine.

Searleova prva laboratorijska oprema odvezena je na nepoznato odredište dok je on sam bio u zatvoru. Instalacija Godin i Roshchin jednostavno je nestala; sve publikacije o njoj, osim prijave za pronalazak, nestale su.

Poznat je i Hutchisonov efekat, nazvan po kanadskom inženjeru izumitelju. Učinak se očituje u levitaciji teških predmeta, leguri različitih materijala (na primjer, metal + drvo), anomalnom zagrijavanju metala u odsustvu gorućih tvari u njihovoj blizini. Evo video snimka ovih efekata:

Kakva god gravitacija zaista bila, treba priznati da zvanična nauka nije u stanju da jasno objasni prirodu ovog fenomena..

Yaroslav Yargin

Prvo zamislite Zemlju kao nepomičnu loptu (slika 3.1, a). Gravitaciona sila F između Zemlje (masa M) i objekta (masa m) određena je formulom: F=Gmm/r2

gde je r poluprečnik Zemlje. Konstanta G je poznata kao univerzalna gravitaciona konstanta i izuzetno mali. Kada je r konstantan, sila F je konstantna. m. Privlačenje tijela mase m od strane Zemlje određuje težinu ovog tijela: W = mg poređenje jednačina daje: g = const = GM/r 2 .

Privlačenje tijela mase m od strane Zemlje uzrokuje da ono padne "dolje" uz ubrzanje g, koje je konstantno u svim tačkama A, B, C i svuda na zemljinoj površini (slika 3.1.6).

Dijagram slobodne tjelesne sile također pokazuje da na Zemlju djeluje sila sa strane tijela mase m, koja je usmjerena suprotno sili koja djeluje na tijelo sa Zemlje. Međutim, masa M Zemlje je toliko velika da je "uzlazno" ubrzanje a "Zemlje, izračunato po formuli F = Ma", beznačajno i može se zanemariti. Zemlja ima oblik koji nije sferičan: polumjer na polu r p je manji od polumjera na ekvatoru r e. To znači da je sila privlačenja tijela mase m na polu F p = GMm / r 2 p je veći nego na ekvatoru F e = GMm/r e . Stoga je ubrzanje slobodnog pada g p na polu veće od ubrzanja slobodnog pada g e na ekvatoru. Ubrzanje g se mijenja sa zemljopisnom širinom u skladu sa promjenom poluprečnika Zemlje.



Kao što znate, Zemlja je u stalnom kretanju. Okreće se oko svoje ose, čineći jednu revoluciju svaki dan, i kreće se u orbiti oko Sunca za jednu godinu. Uzimajući radi jednostavnosti Zemlju kao homogenu kuglu, razmotrimo kretanje tijela mase m na polu A i na ekvatoru C (slika 3.2). U jednom danu, tijelo u tački A rotira se za 360°, ostajući na mjestu, dok tijelo koje se nalazi u tački C prelazi udaljenost od 2lg. Da bi se tijelo koje se nalazi u tački C kretalo po kružnoj orbiti potrebna je neka vrsta sile. Ovo je centripetalna sila, koja je određena formulom mv 2 /r, gdje je v brzina tijela u orbiti. Sila gravitacionog privlačenja koja djeluje na tijelo koje se nalazi u tački C, F = GMm/r mora:

a) osigurati kretanje tijela u krugu;

b) privući tijelo na Zemlju.

Dakle, F = (mv 2 /r) + mg na ekvatoru, a F = mg na polu. To znači da se g mijenja sa zemljopisnom širinom kako se radijus orbite mijenja od r na C na nulu u A.

Zanimljivo je zamisliti šta bi se dogodilo kada bi se brzina Zemljine rotacije povećala toliko da bi centripetalna sila koja djeluje na tijelo na ekvatoru postala jednaka sili privlačenja, tj. mv 2 / r = F = GMm / r 2 . Ukupna gravitaciona sila bi se koristila isključivo da se telo zadrži u tački C u kružnoj orbiti, a na površini Zemlje ne bi ostala nikakva sila. Svako dalje povećanje brzine Zemljine rotacije omogućilo bi tijelu da "odlebdi" u svemir. Istovremeno, ako se letjelica sa astronautima na brodu lansira na visinu R iznad središta Zemlje brzinom v, tako da je zadovoljena jednakost mv*/R=F = GMm/R 2, tada ova letjelica će rotirati oko Zemlje u uslovima bestežinskog stanja.

Precizna mjerenja ubrzanja slobodnog pada g pokazuju da g varira sa zemljopisnom širinom, kao što je prikazano u tabeli 3.1. Iz ovoga slijedi da se težina određenog tijela mijenja na površini Zemlje od maksimuma na geografskoj širini od 90° do minimuma na geografskoj širini od 0°.



Na ovom nivou treninga obično se zanemaruju male promjene u ubrzanju g i koristi se prosječna vrijednost od 9,81 m-s 2. Da bismo pojednostavili proračune, ubrzanje g se često uzima kao najbliži cijeli broj, tj. 10 ms - 2, a samim tim i sila privlačenja koja djeluje sa Zemlje na tijelo mase 1 kg, tj. težine, uzima se kao 10 N. ispitne ploče za ispitanike predlažu korištenje g \u003d 10 m-s - 2 ili 10 N-kg -1 kako bi se pojednostavili proračuni.

« fizika - 10. razred

Zašto se mjesec kreće oko Zemlje?
Šta će se dogoditi ako mjesec stane?
Zašto se planete okreću oko Sunca?

U Poglavlju 1 detaljno se govorilo o tome da globus daje isto ubrzanje svim tijelima blizu površine Zemlje – ubrzanje slobodnog pada. Ali ako globus daje ubrzanje tijelu, onda, prema drugom Newtonovom zakonu, djeluje na tijelo nekom silom. Zove se sila kojom zemlja deluje na telo gravitacije. Prvo, pronađimo ovu silu, a zatim razmotrimo silu univerzalne gravitacije.

Modulo ubrzanje je određeno iz drugog Newtonovog zakona:

U opštem slučaju, zavisi od sile koja deluje na telo i njegove mase. Kako ubrzanje slobodnog pada ne ovisi o masi, jasno je da sila gravitacije mora biti proporcionalna masi:

Fizička veličina je ubrzanje slobodnog pada, konstantna je za sva tijela.

Na osnovu formule F = mg, možete odrediti jednostavnu i praktično prikladnu metodu za mjerenje masa tijela upoređivanjem mase datog tijela sa standardnom jedinicom mase. Omjer masa dvaju tijela jednak je omjeru sila gravitacije koje djeluju na tijela:

To znači da su mase tijela iste ako su sile gravitacije koje djeluju na njih iste.

Ovo je osnova za određivanje masa vaganjem na opružnoj ili vagi. Osiguravajući da se sila pritiska tijela na vagu, jednaka sili gravitacije primijenjenoj na tijelo, uravnoteži sa silom pritiska utega na drugoj vagi, jednakoj sili gravitacije primijenjenoj na utege , na taj način određujemo masu tijela.

Sila gravitacije koja djeluje na dato tijelo u blizini Zemlje može se smatrati konstantnom samo na određenoj geografskoj širini blizu Zemljine površine. Ako se tijelo podigne ili pomjeri na mjesto sa različitom geografskom širinom, tada će se promijeniti ubrzanje slobodnog pada, a time i sila gravitacije.

Sila gravitacije.

Njutn je prvi rigorozno dokazao da je razlog pada kamena na Zemlju, kretanje Meseca oko Zemlje i planeta oko Sunca isti. to gravitaciona sila koji djeluju između bilo kojeg tijela Univerzuma.

Njutn je došao do zaključka da bi, da nije bilo otpora vazduha, putanja kamena bačenog sa visoke planine (slika 3.1) određenom brzinom mogla postati takva da nikada ne bi dospela na površinu Zemlje, ali bi kreću se oko njega kao što planete opisuju svoje orbite na nebu.

Newton je pronašao ovaj razlog i bio u stanju da ga precizno izrazi u obliku jedne formule - zakona univerzalne gravitacije.

Kako sila univerzalne gravitacije daje isto ubrzanje svim tijelima, bez obzira na njihovu masu, ona mora biti proporcionalna masi tijela na koje djeluje:

“Gravitacija postoji za sva tijela općenito i proporcionalna je masi svakog od njih... sve planete gravitiraju jedna prema drugoj...” I. Newton

Ali pošto, na primjer, Zemlja djeluje na Mjesec sa silom proporcionalnom masi Mjeseca, onda Mjesec, prema trećem Newtonovom zakonu, mora djelovati na Zemlju istom silom. Štaviše, ova sila mora biti proporcionalna masi Zemlje. Ako je gravitaciona sila zaista univerzalna, onda sa strane datog tijela na bilo koje drugo tijelo mora djelovati sila proporcionalna masi ovog drugog tijela. Shodno tome, sila univerzalne gravitacije mora biti proporcionalna proizvodu masa tijela u interakciji. Iz ovoga slijedi formulacija zakona univerzalne gravitacije.

Zakon gravitacije:

Sila međusobnog privlačenja dvaju tijela direktno je proporcionalna proizvodu masa ovih tijela i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih:

Faktor proporcionalnosti G se naziva gravitaciona konstanta.

Gravitaciona konstanta je numerički jednaka sili privlačenja između dvije materijalne točke s masom od 1 kg svaka, ako je udaljenost između njih 1 m. Uostalom, s masama m 1 = m 2 = 1 kg i udaljenosti r \u003d 1 m, dobijamo G = F (numerički).

Mora se imati na umu da zakon univerzalne gravitacije (3.4) kao univerzalni zakon važi za materijalne tačke. U ovom slučaju, sile gravitacijske interakcije su usmjerene duž linije koja povezuje ove tačke (slika 3.2, a).

Može se pokazati da homogena tela koja imaju oblik lopte (čak i ako se ne mogu smatrati materijalnim tačkama, slika 3.2, b) takođe deluju sa silom definisanom formulom (3.4). U ovom slučaju, r je udaljenost između centara loptica. Sile međusobnog privlačenja leže na pravoj liniji koja prolazi kroz središta loptica. Takve sile se nazivaju centralno. Tela čiji pad na Zemlju obično razmatramo su mnogo manja od poluprečnika Zemlje (R ≈ 6400 km).

Takva tijela, bez obzira na njihov oblik, mogu se smatrati materijalnim tačkama, a sila njihovog privlačenja prema Zemlji može se odrediti korištenjem zakona (3.4), imajući u vidu da je r udaljenost od datog tijela do centra Zemlja.

Kamen bačen na Zemlju će pod dejstvom gravitacije skrenuti sa pravog puta i, opisavši zakrivljenu putanju, konačno će pasti na Zemlju. Ako ga bacite većom brzinom, dalje će pasti.” I. Newton

Definicija gravitacione konstante.

Sada hajde da saznamo kako možete pronaći gravitacionu konstantu. Prije svega, imajte na umu da G ima specifično ime. To je zbog činjenice da su jedinice (i, prema tome, nazivi) svih veličina uključenih u zakon univerzalne gravitacije već ranije utvrđene. Zakon gravitacije daje novu vezu između poznatih veličina sa određenim nazivima jedinica. Zato se koeficijent ispostavlja kao imenovana vrijednost. Koristeći formulu zakona univerzalne gravitacije, lako je pronaći naziv jedinice gravitacijske konstante u SI: N m 2 / kg 2 \u003d m 3 / (kg s 2).

Za kvantificiranje G potrebno je nezavisno odrediti sve veličine uključene u zakon univerzalne gravitacije: obje mase, silu i udaljenost između tijela.

Poteškoća leži u činjenici da su gravitacijske sile između tijela malih masa izuzetno male. Upravo iz tog razloga ne primjećujemo privlačenje našeg tijela prema okolnim objektima i međusobno privlačenje objekata jednih prema drugima, iako su gravitacijske sile najuniverzalnije od svih sila u prirodi. Dvije osobe težine 60 kg na udaljenosti od 1 m jedna od druge privlače se silom od samo oko 10 -9 N. Stoga su za mjerenje gravitacijske konstante potrebni prilično suptilni eksperimenti.

Gravitacionu konstantu prvi je izmjerio engleski fizičar G. Cavendish 1798. godine koristeći uređaj nazvan torzionu vagu. Shema torzijske ravnoteže prikazana je na slici 3.3. Lagana klackalica sa dva identična utega na krajevima okačena je na tanki elastični konac. Dvije teške lopte su nepomično fiksirane u blizini. Gravitacijske sile djeluju između utega i nepokretnih loptica. Pod uticajem ovih sila, klackalica okreće i uvija nit sve dok rezultujuća elastična sila ne postane jednaka sili gravitacije. Ugao uvijanja može se koristiti za određivanje sile privlačenja. Da biste to učinili, trebate samo znati elastična svojstva niti. Mase tijela su poznate, a udaljenost između centara tijela u interakciji može se direktno izmjeriti.

Iz ovih eksperimenata dobijena je sljedeća vrijednost gravitacijske konstante:

G \u003d 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2.

Samo u slučaju kada su u interakciji tijela ogromnih masa (ili je barem masa jednog od tijela vrlo velika), gravitacijska sila dostiže veliku vrijednost. Na primjer, Zemlja i Mjesec se međusobno privlače silom F ≈ 2 10 20 N.

Zavisnost ubrzanja slobodnog pada tijela od geografske širine.

Jedan od razloga povećanja ubrzanja slobodnog pada pri pomicanju tačke u kojoj se tijelo nalazi od ekvatora do polova je taj što je globus nešto spljošten na polovima i udaljenost od središta Zemlje do njene površine na polovima je manji nego na ekvatoru. Drugi razlog je rotacija Zemlje.

Jednakost inercijskih i gravitacionih masa.

Najupečatljivije svojstvo gravitacionih sila je da daju isto ubrzanje svim tijelima, bez obzira na njihovu masu. Šta biste rekli o fudbaleru čiji bi udarac podjednako ubrzao i običnu kožnu loptu i teg od dva kilograma? Svi će reći da je to nemoguće. Ali Zemlja je upravo takav „izvanredan fudbaler“, sa jedinom razlikom što njeno dejstvo na tela nema karakter kratkotrajnog uticaja, već se nastavlja u kontinuitetu milijardama godina.

U Njutnovoj teoriji, masa je izvor gravitacionog polja. Nalazimo se u Zemljinom gravitacionom polju. Istovremeno, mi smo i izvori gravitacionog polja, ali zbog činjenice da je naša masa znatno manja od mase Zemlje, naše polje je mnogo slabije i okolni objekti ne reaguju na njega.

Neobično svojstvo gravitacijskih sila, kao što smo već rekli, objašnjava se činjenicom da su te sile proporcionalne masama oba tijela koja djeluju. Masa tijela, koja je uključena u drugi Newtonov zakon, određuje inercijska svojstva tijela, odnosno njegovu sposobnost da postigne određeno ubrzanje pod djelovanjem date sile. to inercijalna masa m i.

Čini se, u kakvoj vezi to može imati sa sposobnošću tijela da privlače jedno drugo? Masa koja određuje sposobnost tijela da se privlače jedno drugo je gravitacijska masa m r .

Iz Njutnove mehanike uopšte ne sledi da su inercijalna i gravitaciona masa iste, tj.

m i = m r . (3.5)

Jednakost (3.5) je direktna posljedica iskustva. To znači da se jednostavno može govoriti o masi tijela kao kvantitativnoj mjeri i njegovih inercijskih i gravitacijskih svojstava.

Gravitaciona sila je osnova na kojoj počiva svemir. Zahvaljujući gravitaciji, Sunce ne eksplodira, atmosfera ne bježi u svemir, ljudi i životinje se slobodno kreću po površini, a biljke donose plodove.

Nebeska mehanika i teorija relativnosti

Zakon univerzalne gravitacije se izučava u 8-9 razredima srednje škole. Vredni studenti znaju za čuvenu jabuku koja je pala na glavu velikog Isaka Njutna i otkrića koja su usledila. U stvari, mnogo je teže dati jasnu definiciju gravitacije. Moderni naučnici nastavljaju diskusije o tome kako tijela međusobno djeluju u svemiru i postoji li antigravitacija. Izuzetno je teško proučavati ovaj fenomen u zemaljskim laboratorijama, stoga postoji nekoliko osnovnih teorija gravitacije:

Njutnova gravitacija

Godine 1687. Newton je postavio temelje nebeskoj mehanici, koja proučava kretanje tijela u praznom prostoru. Izračunao je gravitaciono privlačenje Meseca na Zemlji. Prema formuli, ova sila direktno ovisi o njihovoj masi i udaljenosti između objekata.

F = (G m1 m2)/r2
Gravitaciona konstanta G=6,67*10-11

Jednačina nije sasvim relevantna kada se analizira jako gravitaciono polje ili privlačenje više od dva objekta.

Ajnštajnova teorija gravitacije

Tokom raznih eksperimenata, naučnici su došli do zaključka da postoje neke greške u Njutnovoj formuli. Osnova nebeske mehanike je sila velikog dometa koja djeluje trenutno bez obzira na udaljenost, što ne odgovara teoriji relativnosti.

Prema teoriji A. Einsteina razvijenoj početkom 20. vijeka, informacija se ne širi brže od brzine svjetlosti u vakuumu, pa gravitacijski efekti nastaju kao rezultat deformacije prostora-vremena. Što je veća masa predmeta, veća je zakrivljenost u koju se kotrljaju lakši predmeti.

kvantna gravitacija

Vrlo kontroverzna i ne do kraja formirana teorija koja objašnjava interakciju tijela kao razmjenu posebnih čestica - gravitona.

Početkom 21. vijeka, naučnici su uspjeli provesti nekoliko značajnih eksperimenata, uključujući i uz pomoć hadronskog sudarača, te razviti teoriju kvantne gravitacije petlje i teoriju struna.

Univerzum bez gravitacije

Fantastični romani često opisuju različita gravitacijska izobličenja, antigravitacijske komore i svemirske brodove s umjetnim gravitacijskim poljem. Čitaoci ponekad ni ne razmišljaju o tome koliko su radnje knjiga nerealne i šta će se dogoditi ako se gravitacija smanji / poveća ili potpuno nestane.

1. Čovjek je prilagođen zemljinoj gravitaciji, pa će se u drugim uslovima morati dramatično promijeniti. Betežinsko stanje dovodi do atrofije mišića, smanjenja broja crvenih krvnih zrnaca i poremećaja u radu svih vitalnih sistema organizma, a povećanjem gravitacionog polja ljudi jednostavno ne mogu da se kreću.
2. Vazduh i voda, biljke i životinje, kuće i automobili leteće u svemir. Čak i ako ljudi uspiju ostati, brzo će umrijeti bez kisika i hrane. Niska gravitacija na Mjesecu glavni je razlog odsustva atmosfere na njemu, a samim tim i života.
3. Naša planeta će se raspasti kako pritisak u samom središtu Zemlje nestane, svi postojeći vulkani eruptiraju i tektonske ploče počnu da se razilaze.
4. Zvijezde će eksplodirati zbog intenzivnog pritiska i haotičnog sudara čestica u jezgru.
5. Univerzum će se pretvoriti u bezoblični gulaš atoma i molekula koji nisu u stanju da se spoje da bi stvorili nešto više.

Na sreću čovječanstva, isključenje gravitacije i strašni događaji koji će uslijediti nikada se neće dogoditi. Mračni scenario jednostavno pokazuje koliko je gravitacija važna. Ona je mnogo slabija od elektromagnetizam, jake ili slabe interakcije, ali u stvari, bez toga, naš svijet će prestati da postoji.